Récepteur radio basse fréquences

[Mani8]

Bonjour,

Pour un projet universitaire, on me demande de concevoir et de simuler via le logiciel LTSpice un receveur radio de basses fréquences (typiquement entre 30 et 300 kHz, j'utiliserai 252kHz comme exemple pour la suite).

Voici le circuit que j'ai à l'heure actuelle :
Snap1.jpg

- Mon antenne est simulée par une source faisant le produit du signal porteur (à 252kHz) et du signal modulateur (sinusoïdal de fréquence 4kHz) auxquels sont ajoutés des interférence et du bruit générés aléatoirement.

- Un circuit RLC en série est utilisé pour sélectionner une fréquence particulière. Mon inducteur devant obligatoirement utiliser le cœur TN26/15/10, j'ai décidé de fixer L=1.85mH (pour 21 tours) et d'utiliser un capaciteur variable (dont la valeur sera considérée comme 0.336nF par la suite pour passer le signal à 252Hz). Enfin, j'ai choisi de prendre R=50ohm pour maximiser le facteur Q.

- Ensuite, le signal doit être amplifié de sorte à ce que l'output du démodulateur soit compris entre 1V et 2V. Deux transistors à jonction bipolaire sont ensuite utilisés comme amplificateurs (common emitter). Je me suis inspiré du design présenté ici http://www.daycounter.com/Calculator...lculator.phtml
Cependant, je dois avouer qu'ici les choses se corsent un peu et que je ne comprends pas tout. Je sais que le capaciteur est utilisé pour éliminer la composante DC du signal entrant (j'en mets aussi un à la sortie). J'ai aussi compris que les résistances R1 et R2 forment un diviseur de tension qui permet de déterminer la composante DC de Vb en fonction du voltage Vp de sorte à respecter les conditions d'ouverture de la base. Enfin, je sais que RC et RE servent à polariser le transistor. Là où je comprends déjà moins c'est le rôle exact de CE (il me semble que c'est pour limiter les variations de Vbe) ainsi que la raison pour laquelle RE est séparé en deux (là, j'ai cru comprendre que la résistance qui n'est pas en parallèle avec CE permet de contrôler le gain). Au final, j'ai mis au point mon amplificateur de façon trop empirique à mon goût et je pense que quelques modifications s'imposent.

- Enfin vient l'étape de démodulation. J'utilise une simple diode pour rectifier le signal et ne passer que la partie positive de celui-ci. Jusque là pas de problème, l'output est bien celui que j'escomptais :
output_diode_sans_rc.jpeg
Mais mon plus gros problème vient ensuite. En effet, pour extraire le signal d'intérêt, j'utilise un circuit RC avec R=500ohm et C=0.8microF (soit RC=0.4ms) qui marche très bien de son côté mais quand je le connecte au reste, l'output de mon amplificateur change radicalement...
output_ampli_avec_rc.jpegoutput_demodulateur_10ms.jpeg
Je suppose que le capaciteur du démodulateur doit interférer avec ceux de l'ampli d'une certaine façon mais je suis vraiment à court d'idées...

Quelqu'un connaitrait-il un moyen de faire en sorte que mon démodulateur n'influe pas sur le comportement de l'amplificateur ?
Je suis aussi preneur de conseils d'ordre plus général.

Merci d'avance
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[annjy]

Bsr,

n'existe-t-il pas un logiciel pour simuler les profs d'université ?

cdlt,
JY

PS: pour moi, ce genre d'exercice se fait par la pratique, pas par la simulation. On découvre bien plus de choses en expérimentant réellement. Mais ça ne semble pas être la tendance actuelle.....dommage...

[Mani8]

C'est certainement vrai mais je pense que l'objectif est de nous donner plus de liberté dans la mesure où le logiciel nous donne virtuellement accès à une vaste bibliothèque de composants (sans compter que les composants inconnus du soft peuvent y être inclus manuellement).
Ce genre de projets se rajoute aux travaux pratiques sur des composants réels et les complètent.
Mais bon, après c'est une question de point de vue

[paulfjujo]

bonjour,

Enfin, je sais que RC et RE servent à polariser le transistor.

Faux

Ce sont surtout les 2 resitances R4 R5 diviseur de tension fixant la base ..VBE
RE1 + R6 interviennent aussi , bien sur
on fixe IC ~= Ie
on a VE =~ IC* RE+R6
donc on fixe VBE à ~= VE+0,6V

Là où je comprends déjà moins c'est le rôle exact de CE (il me semble que c'est pour limiter les variations de Vbe)
ainsi que la raison pour laquelle RE est séparé en deux

le condo CE1 sert à strapper , au niveau Aleternatif , cette resistance , qui sert à la stabilité Thermique du point de fonctionnement
d'ailleur un 500µF ne doit pas etre bien efficace à 252KHz
mettre un 100nF en parralle..
pour ne conserver que R6 pour le calcul du gain

(là, j'ai cru comprendre que la résistance qui n'est pas en parallèle avec CE permet de contrôler le gain).

Oui ,
si le gain h21e (ou Beta) est suffisament grand, le gain de l'etage se rapporche
de - Rc/R6= 350/20= 17.5


Pourquoi metre C4=10µF et RL1=10K RL1 resistance ?
et non pas direct C4 sur etage suivant.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mani8]

Merci pour ces précisions. Je comprends un peu mieux le pourquoi du comment.
Quand à C4 et RL1, vous avez une fois de plus parfaitement raison. J'avais conçu le premier étage avant le second et ai oublié de me débarrasser de cette étape intermédiaire inutile en dédoublant mon circuit.

Quant au démodulateur, j'ai essayé de le séparer de l'ampli en utilisant un MOSFET pour créer une source dépendante de l'output dudit ampli.
L'output de l'ampli redevient alors celui que je recherchais mais celui du démodulateur s'en trouve extrêmement atténué (de l'ordre du micro-volt).
Update.jpg
avant_connection_du_circuit_rc.jpg
output_demodulateur_après_connection.jpg
(NB: j'ai également réduit la résistance du détecteur de pic RC pour améliorer le signal sortant)

Auriez-vous une idée de ce qui cloche ? Y-aurait-il un moyen de polariser le MOSFET qui me permettrait de ne pas atténuer autant le résultat final ?

[paulfjujo]

Pourquoi R2 =1K et et R3=150 en parrallele sur le pied du FET de sortie ?

Pourquoi C2=0,8µF en parallele aussi => courcircuite ton signal avec Xcw= 0,8 ohms
1µF à 1000 Hz => 160 ohms => 0,8µF at 242 Khz => 0,8 ohms

D1 Signal redressé mono alternance ?
pourquoi ?

R2 fixe la tension de gate du FET oint de fonctionnemnt (sans signal)
FET monté en suiveur..
il faudra donc avoir suffisament d'amplitude en sortie du 2em transistor

[Mani8]

Re-bonjour et merci encore de vous pencher sur mon problème.
D1, C2 et R3 forment originellement un démodulateur dont le but est d'extraire l'enveloppe du côté positif de mon signal amplifié.
L'effet recherché étant que C2 accumule des charges sur la phase ascendante du signal jusqu'à ce qu'un pic survienne, après quoi C2 se décharge via R3. D1 empêche alors un courant négatif sur cette partie du circuit de sorte que la vitesse de décharge de C2 est dépendante de R3*C2 .
J'avais inséré un MOSFET au milieu de tout ça parce que j'obtenais un output assez moche et que j'imputais ça à une interaction du circuit R3/C2 avec mon amplificateur mais il me semble à présent qu'il n'arrange rien à l'affaire.
Voici mon circuit après quelques modifications et son output:
Circuit.jpg
output.jpg
Mais on en revient au problème initial, l'output de l'amplificateur n'est pas le même avec et sans le bloc C2/R3

Je veux bien concevoir que C2 court-circuite mon montage mais dans ce cas pourquoi le circuit suivant fonctionne-t-il comme voulu ?
Test_demodulateur.jpg
output-test.jpeg

[Mani8]

Je viens de réduire drastiquement la valeur de C2 (0.8nF) et d'augmenter R3 d'un facteur 10^3 pour maintenir la constante RC et ça fonctionne enfin !!!
Un très grand merci pour votre aide précieuse . Cela dit, si vous pouviez m'expliquer pourquoi le circuit test de mon démodulateur fonctionnait avec C=0.8microF ce serait vraiment sympa parce que je vois pas bien pourquoi dans un cas ça court-circuite et pas dans l'autre.

[Mani8]

Encore un petit soucis.
Je viens d'ajouter l'étape finale de mon circuit (le speaker) qui est modélisé par un inducteur et une résistance en série.
circuit_avec_speaker.jpg
Cependant, l'output du démodulateur s'en trouve modifié.
Output sans speaker:
output_sans_speaker.jpg
Et maintenant avec le speaker:
output_avec_speaker.jpg

Je suppose que le fait de rajouter l'inducteur crée un circuit RLC avec le capaciteur du démodulateur, empêchant ce-dernier de faire son travail correctement.
Auriez-vous une suggestion qui me permettrait d'empêcher cette interaction et donc de fournir le bon input au speaker ?

[Mani8]

Voici ce que j'ai tenté jusqu'à présent:
- J'ai d'abord essayé d'augmenter fortement l'impédance du capaciteur C5 (tout en modifiant R6 pour maintenir la constante RC) en espérant que cela rendrait l'effet de L2 négligeable mais même en mettant plusieurs capaciteurs en parallèle ça n'a pas l'air de fonctionner...
- J'ai ensuite essayé d'isoler le speaker à l'aide d'un MOSFET configuré en suiveur. Cependant, à moins de l'associer à une très faible résistance (et donc de quasiment le court-circuiter) son output est extrêmement distordu.
- J'ai ensuite eu l'idée de placer un autre capaciteur et parallèle avec l'inducteur qui formerait un circuit LC avec celui-ci. En choisissant correctement C, il est alors possible d'annuler les impédances de ces deux éléments. Cependant, puisque la fréquence du signal est supposée être variable (il s'agit là du signal démodulé qui doit ressembler plus ou moins au signal modulateur), il faudrait faire en sorte que sa capacitance soit variable en fonction de la fréquence... et là je coince.

Quelqu'un aurait-il d'autres idées qui me permette de limiter voire d'empêcher l'induction du speaker de modifier son input ?

[Patrick_91]

Hello,

Votre détection d'enveloppe, doit etre considérée comme tres haute impédance , l'ajout de l'inpédance du haut parleur (inductance en serie avec 16 Ohms) met tout par terre.
Il faut une étage suiveur avec un transistor monté en colecteur commun et vous pourrez commencer à charger la sortie avec des impédances plus basses .

A plus

[Mani8]

Bonjour, merci beaucoup pour votre réponse !
J'ai suivi votre conseil et ai donc mis en place un étage suiveur supplémentaire entre mon démodulateur et le speaker.
Voici le circuit à l'heure actuelle :
circuit.jpg
Et le signal prélevé à l'output de l'ampli, du démodulateur et enfin du suiveur:
output.jpg

L'output se porte mieux mais j'ai encore deux soucis:
- J'aimerais me débarrasser de la composante DC de celui-ci (ce que je ne sais faire qu'avec un capaciteur, or le but du nouvel étage suiveur est justement de séparer l'inducteur de toute capacitance...)
- Je constate également que la composante DC du signal est décroissante à l'échelle de 10ms et ce dés l'étape d'amplification, ce que j'aimerais empêcher.

Quelqu'un aurait-il une idée pour régler ces deux problèmes ?